免费在线铝合金铸锭生产的基本工艺及具体步骤 Al-Mg-Si系合金基础特点： 6063铝合金化学成份在GB/T5237-93标准中为0. 2-0. 6%硅、0. 4 5-0. 9%镁、铁最高限量为0. 35%,其它杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr 等)均小于0. 1%?这个成份范围很宽，它还有很大选择余地。 6063铝合金是属铝-镁-硅系列口J■热处理强化型铝合金，在AL-Mg-Si 组成三元系中，没有三元化合物，只有两个二元化合物Mg2Si和Mg 2A13,以a(Al)-Mg2Si伪二元截面为分界，组成两个三元系，a(Al)- Mg2Si-(Si)和 a(Al)-Mg2Si-Mg2A13,图一、田二所表示： 在Al-Mg-Si系合金中，关键强化相是Mg2Si,合金在淬火时，成溶 于基体中Mg2Si越多，时效后合金强度就越髙，反之，则越低，图2 所表示，在a(Al)-Mg2Si伪二元相图上，共晶温度为595C, Mg2Si 最大溶解度是1. 8S%,在500C时为1. 05%,由此可见，温度对M g2Si在A1中固溶度影响很大，淬火温度越髙，时效后强度越高，反 之，淬火温度越低，时效后强度就越低。有些铝型材厂生产型材化学 成份合格，强度却达不到要求，缘由是铝捧加热温度不够或外热内 冷，造成型材淬火温度太低所致。 在Al-Mg-Si合金系列中，强化相Mg2Si镁硅重量比为1. 73,假如 合金中有过剰镁(即Mg： Sil. 73),镁会降低Mg2Si在铝中固溶度, 以此来降低Mg2Si在合金中强化效果。假如合金中存在过剩硅，即Mg： Sil. 73,则硅对Mg2Si在铝中固溶度没有影响.由此可见，要得 到较高强度合金，必需Mg； Sil. 73. 合念成份选择 合金元素含量选择 6063合金成份有一个很宽范围，具体成份除了要考虑机械性能、加工 性能外，还应该要考虑表面处理性能，即型材怎样进行表面处理和要得到 什么样表面。比如，要生产磨砂料，Mg/Si应小部分为好，通常选择 在Mg/Si=l-1. 3范国，是因为有较多相对过剰Si,有利于型材得 到砂状表面；若生产光亮材、着色材和电泳涂漆材，Mg/Si在1. 5-1. 7 范围为好，是因为有较少过剩硅，型材抗蝕性好，轻易得到光亮表 而。 另外，铝型材挤圧温度通常选在480C左右，所以，合金元素镁硅总 量应在I. 0%左右，因为在5(MTC时，Mg2Si在铝中固溶度只有1. 0 5%,过高合金元素含量会造成在淬火时Mg2Si不能全部溶入基体， 有较多末溶解Mg2Si相，这些Mg2Si相对合金强度没多少作用， 反而会影响型材表而处理性能.给型材氧化、着色(或涂漆)造岐麻烦。 2-杂质元素影响 铁，铁是铝合金中关键杂质元素，在6063合金中，国家标准中要 求小于0. 35,假如生产中用一级工业铝锭，通常铁含量可控制在0. 2 5以下，但假如为降低生产所带来的成本，大量使用回收废铝或等外铝，铁 就根轻易超标。Fe在铝中存在形态有两种，一个是针状（或称片状）结 构。相（A19Fe2Si2）. 一个为粒状结构a相（All2Fe3Si）.不一样相结构. 对铝合金有不一样影响，片状结构0相要比粒状结构a相破坏性大多, 。相可使铝型材表而粗糙、机械性能、抗蚀性能变差，氧化后型材表 而发育，光泽下降，着色后得不到纯正色调.所以，铁含量必需加以 控制。 为降低铁有害影响可采取以下方法。 a） 熔炼、铸造用全部工具在使用前涂涸涂料?尽可能降低铁溶人铝液。 b） 细化晶粒?使铁相变细’变小，降低其有害作用。 C）加入适量镌?使。相转变成a相，降低其有害作用. d）对废杂料细心挑选.尽可能降低铁丝、铁钉、铁屑等杂物进入博铝 炉造成铁含最升高。 其它杂质元素 其它杂质元素在电解铝锭中全部极少.远远低于国家标准，在使用回 收废杂铝时就可能超岀标准；在生产中，不仅要控制每个元素不能超 标.而且要控制杂质元素总量也不能超标，当单个元素含量不超标， 但总量超标时，这些杂质元素一样对型材质量有很大影响。尤其需要 提出强调是，实践证实，锌含量到0. 05时（国家标准中小于0. 1）型 材氧化后表面就出现白色斑点，所以锌含量要控制到0. 05以卜L 6063铝合金熔炼 控制好熔炼温度 铝合金熔炼是生产优质铸棒最关键工艺步骤之一，若工艺控制不妥， 会在铸捧中产生夹渣、气孔，晶粒粗大，羽毛晶等多个铸造缺点，所 以必需严加控制。 6063铝合金熔炼温度控制在750-760C之间为佳，过低会增大夹渣产 生，过高会増大吸氢、氧化、氮化烧损。研充表明，铝液中氢气溶解 度在760X?以上急剧上升，当热降低吸氢路径还有很多，如烘干溶炼 炉和協炼工具，预防使用熔剂受潮变质等。但熔炼温度是最敏感原因 之一，过离擀炼温度不仅浪费能源，增加成本，而旦是造成气孔，晶 粒粗大，羽毛晶等缺点直接成因。 选择优良熔剂和合适精炼工艺 博剤是铝合金熔炼中使用关铤辅助材料.现在市场上所售増剂中关键 成份为氯化物，氟化物，其中氯化物吸水性强，轻易受潮，所以，熔 剂生产中必需烘干所用原料，根本除去水份，包装要密封，运输、保 管中要预防破损，还需要注意生产日期，如保管日期过长，一样会发生 吸潮现象，在6063铝合金培炼中，使用除渣剤、精炼剤、覆盖剂等 擀剤假如吸潮，全部会使铝液产生不一样程度吸氢。 选择好精炼剤，选择适宜精练工艺也是很关键，现在6063铝合金精 炼绝大多数采取喷粉精炼，这种精炼方法能使精炼剂和铝液充足接 触，可使精炼剤发挥最大效能。即使这个特点是显而易见，不过精炼 工艺也必需注意，不然得不到应有效果，喷粉精炼中所用额气压力以 小为好，能满足吹出粉剂为佳，精炼中假如使用氮气不是高纯氯（99. 9 9%N2）,吹入铝液额气越名，氣气中水份使铝液产生氧化和吸氢越多。 另外，氟气压力高，侶液产生翻卷波浪大，增大产生氧化夹渣可能性。 假如精炼中使用是高純氮，精炼压力大，产生气泡大，大气泡在铝液 中浮力大，气泡快速上浮，在铝液中停滞时间短，除氢效果并不好. 浪费氮气，增加成本。所以氮气应少用，精炼剂应多用，多用精炼剂 只有好处，没有坏处。喷粉精炼工艺关键点是用尽可能少气体，喷进 铝液尽可能多精炼剂。 晶粒细化 晶粒细化是铝合金熔铸中晕关键工艺之一，也是处理气孔、晶粒粗大、 光亮晶、羽毛晶、裂纹等铸造缺点最有效方法之一。在合金铸造中. 均是非平衡结晶，全部杂质元素（当然也包含合金元素）绝大部分集中 分布在晶界，晶粒越小，晶界面积就越大，杂质元素（或合金元素）均 匀度就越高。对杂质元素而言，均匀度高，可降低它有害作用.甚至 将少许杂质元素有害变为冇益：对合金元素面言，均匀度高，可发挥 合金元素更大合金化艘能，达成充足利用资源目标。 细化晶粒、増大晶界面积、増大元素均匀度作用可经过下面计算加以 说明。 假设金属块1和2有一样体枳V,均由立方体晶粒组成，金属块1晶 粒边长为2a, 2边长为a,那么金属块1晶界面积为： 金属块2晶界面积为： 金属块2晶界面积是金愼块12倍。 由此可见合金晶粒直径减小一倍，晶界面枳就要増大一倍，晶界单位 而枳上杂质元素将降低一倍。 在6063铝合金生产中，对磨砂料来设，因为要经过腐蚀使型材产生 均匀砂而，那么合金元素及杂质元素均匀分布就显得很关倒\晶粒 越细，合金元素（杂质元素）分布越均匀，腐蚀后得到砂而就越均匀。 6063铝合金浇铸 1.选择合理浇铸温度 合理浇铸温度也是生产出优质铝棒关键原因，温度过低，易产生夹渣、 针孔等铸造缺点。温度过高，易产生晶粒粗大、羽毛晶等铸造缺点。 做了晶粒细化处理后6063铝合金液，铸造温度可合适提升，通常可 控制在72O-74OeC之间，这是因为：①铝液经晶粒细化处理后变粘， 轻易凝周结晶。②铝棒在铸造中结晶前沿有一个液固两相过分带，较 高铸造温度有较窄过分带，过分带窄有利于结晶前沿排出气体逸出， 当然温度不可过髙，过高铸造温度会缩短晶粒细化剂有效时间.使晶 粒变得相对较大。 有条件时，充足预热，烘干流槽、分流盘等浇铸系统，预防水分 和铝液反应造成吸氢。 铸造中，尽可能避免铝液素流和翻卷，莫轻易用工具投动流槽 及分流盘中铝液，让铝液在表而氧化膜保护下平稳流人结晶器结晶. 是因为工具搅动铝液和液流翻卷全部会使铝液表面氧化膜破裂.造 成新氧化.同时将氧化膜卷入铝液。经研究表明，氧化膜有极强吸附 能力，它含有2%水份.当氧化膜卷入铝液后，氧化膜中水份和铝液 反应，造成吸氢和夹渣。 对铝液进行过滤，过滤是除去铝液中非金属夹渣最有效方法，在6 063铝合金铸造中，通常见多层玻璃紐布过滤或陶瓷过滤板过泌，不 管是采取何种过濾方法，为了确认和保证铝液能正常过濾.铝液在过濾前应 除去表而浮渣，因为表而浮渣易堵塞过滤材料过濾冋孔，使过滤不能 正常进行.除去铝液表而浮渣最简单方法是在流槽中设置一挡渣板. 使铝液在过滤前除去浮渣。 6063铝合金均化处理 I.非平衡结晶 图三所表示.是由A、B两种元素组成二元相图一部分.成份为F合 金凝固结晶?当温度下降到T1时，对相平衡成份应为G?实际成份 为G，.是因为在铸造生产中?冷却凝固速度快.合金元素扩散速度 小于结晶速度，即1制相成份不是按CD改变?而是按CD，改变，从而 产生了晶粒内化学成份不平衡现象，造成了非平衡结晶。 2-非平衡结晶产生问题 铸造生产岀铝合金棒其内部组织存在两方面向题：①晶粒间存在铸造 应力；②非平衡结晶引发晶粒内化学成份不平衡。因为这两个问题存 在，会使挤压变得困雄?同时，挤压出产品在机械性能、表而处理性 能方面全部会降低。所以，铝棒在挤压前必需进行均匀化处理，消 除铸造应力和晶粒内化学成份不平衡。 均匀化处理 均匀化处理就是铝棒在髙温（低于过烧温度）下经过保温.消除铸造应 力和晶粒内化学成份不平衡热处理o Al-Mg-Si系列合金过烧温度应该 是595但因为杂质元素存任，实际6063铝合金不是三元系，而是 一个多元系.所以，实际过烧温度要比595C低部分，6063铝合金均 勾化温度可选在530-5501之间，温度高.可缩短保温时间，廿省能 源.提升炉子生产率。 晶粒大小对均匀化处理影响 因为固体原子之间结协力很大.均匀化处理是在高温下合金元素从晶 界（或边缘）扩散到晶内过程.这样的一个过程是很慢。轻易了解，粗大晶粒 均化时间要比细晶粒均匀化时间长得多.所以晶粒越细，均匀化时间 就越短。 均匀化处理日能方法 均匀化处理需要在高温下经过较长时间保温.对能源需求大,处理成 本高，所以，现在绝大多数型材厂对铝棒未进行均匀化处理。其最关 键缘由是均匀化处理需要较高成本所致。降低均匀化姓理成本关键 方法有： 细化晶粒 细化晶粒可有效缩短保温时冋，晶粒越细越好。 加长铝棒加热炉，按均匀化和挤压温度分段控制，満足不一样工艺 要求.这一工艺关键好处是： a） 不增加均匀化处理炉。 b） 充足利用铝捧均匀化后热能，避免挤压时再次加热铝棒。 c） 铝捧加热保温时间长，内外温度均匀，有利于挤压和随即热处理。 总而言之，生产出优质6063铝合金铸棒，首先是依据生产型材选择 合理成份，其次是严控熔炼温度、浇铸温度，做好晶粒细化处理、 合金液精炼、过滤等工艺方法，细心操作，避免氧化膜破裂和卷入。 最终，对铝棒进行均匀化处理，这么就可生产出优质铝棒，为生产优 质型材提供一个可靠物质基础
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